23种设计模式的概述

1. public interface Sender {  
2.     public void Send();  
3. }  

1. public class MailSender implements Sender {  
2.     @Override  
3.     public void Send() {  
4.         System.out.println("this is mailsender!");  
5.     }  
6. }  

1. public class SmsSender implements Sender {  
2.   
3.     @Override  
4.     public void Send() {  
5.         System.out.println("this is sms sender!");  
6.     }  
7. }  

1. public class SendFactory {  
2.   
3.     public Sender produce(String type) {  
4.         if ("mail".equals(type)) {  
5.             return new MailSender();  
6.         } else if ("sms".equals(type)) {  
7.             return new SmsSender();  
8.         } else {  
9.             System.out.println("请输入正确的类型!");  
10.             return null;  
11.         }  
12.     }  
13. }  

1. public class FactoryTest {  
2.   
3.     public static void main(String[] args) {  
4.         SendFactory factory = new SendFactory();  
5.         Sender sender = factory.produce("sms");  
6.         sender.Send();  
7.     }  
8. }  

1.         return new MailSender();  
2.     }  
3.       
4.     public Sender produceSms(){  
5.         return new SmsSender();  
6.     }  
7. }  

1. public class FactoryTest {  
2.   
3.     public static void main(String[] args) {  
4.         SendFactory factory = new SendFactory();  
5.         Sender sender = factory.produceMail();  
6.         sender.Send();  
7.     }  
8. }  

1. public class SendFactory {  
2.       
3.     public static Sender produceMail(){  
4.         return new MailSender();  
5.     }  
6.       
7.     public static Sender produceSms(){  
8.         return new SmsSender();  
9.     }  
10. }  

1. public class FactoryTest {  
2.   
3.     public static void main(String[] args) {      
4.         Sender sender = SendFactory.produceMail();  
5.         sender.Send();  
6.     }  
7. }  

1. public interface Sender {  
2.     public void Send();  
3. }  

1. public class MailSender implements Sender {  
2.     @Override  
3.     public void Send() {  
4.         System.out.println("this is mailsender!");  
5.     }  
6. }  

1. public class SmsSender implements Sender {  
2.   
3.     @Override  
4.     public void Send() {  
5.         System.out.println("this is sms sender!");  
6.     }  
7. }  

1. public class SendMailFactory implements Provider {  
2.       
3.     @Override  
4.     public Sender produce(){  
5.         return new MailSender();  
6.     }  
7. }  

1. public class SendSmsFactory implements Provider{  
2.   
3.     @Override  
4.     public Sender produce() {  
5.         return new SmsSender();  
6.     }  
7. }  

1. public interface Provider {  
2.     public Sender produce();  
3. }  

1. public class Test {  
2.   
3.     public static void main(String[] args) {  
4.         Provider provider = new SendMailFactory();  
5.         Sender sender = provider.produce();  
6.         sender.Send();  
7.     }  
8. }  

1. public class Singleton {  
2.   
3.     /* 持有私有静态实例，防止被引用，此处赋值为null，目的是实现延迟加载 */  
4.     private static Singleton instance = null;  
5.   
6.     /* 私有构造方法，防止被实例化 */  
7.     private Singleton() {  
8.     }  
9.   
10.     /* 静态工程方法，创建实例 */  
11.     public static Singleton getInstance() {  
12.         if (instance == null) {  
13.             instance = new Singleton();  
14.         }  
15.         return instance;  
16.     }  
17.   
18.     /* 如果该对象被用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致 */  
19.     public Object readResolve() {  
20.         return instance;  
21.     }  
22. }  

1. public static synchronized Singleton getInstance() {  
2.         if (instance == null) {  
3.             instance = new Singleton();  
4.         }  
5.         return instance;  
6.     }  

1. public static Singleton getInstance() {  
2.         if (instance == null) {  
3.             synchronized (instance) {  
4.                 if (instance == null) {  
5.                     instance = new Singleton();  
6.                 }  
7.             }  
8.         }  
9.         return instance;  
10.     }  

1. private static class SingletonFactory{           
2.         private static Singleton instance = new Singleton();           
3.     }           
4.     public static Singleton getInstance(){           
5.         return SingletonFactory.instance;           
6.     }   

1. public class Singleton {  
2.   
3.     /* 私有构造方法，防止被实例化 */  
4.     private Singleton() {  
5.     }  
6.   
7.     /* 此处使用一个内部类来维护单例 */  
8.     private static class SingletonFactory {  
9.         private static Singleton instance = new Singleton();  
10.     }  
11.   
12.     /* 获取实例 */  
13.     public static Singleton getInstance() {  
14.         return SingletonFactory.instance;  
15.     }  
16.   
17.     /* 如果该对象被用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致 */  
18.     public Object readResolve() {  
19.         return getInstance();  
20.     }  
21. }  

1. public class SingletonTest {  
2.   
3.     private static SingletonTest instance = null;  
4.   
5.     private SingletonTest() {  
6.     }  
7.   
8.     private static synchronized void syncInit() {  
9.         if (instance == null) {  
10.             instance = new SingletonTest();  
11.         }  
12.     }  
13.   
14.     public static SingletonTest getInstance() {  
15.         if (instance == null) {  
16.             syncInit();  
17.         }  
18.         return instance;  
19.     }  
20. }  

1. public class SingletonTest {  
2.   
3.     private static SingletonTest instance = null;  
4.     private Vector properties = null;  
5.   
6.     public Vector getProperties() {  
7.         return properties;  
8.     }  
9.   
10.     private SingletonTest() {  
11.     }  
12.   
13.     private static synchronized void syncInit() {  
14.         if (instance == null) {  
15.             instance = new SingletonTest();  
16.         }  
17.     }  
18.   
19.     public static SingletonTest getInstance() {  
20.         if (instance == null) {  
21.             syncInit();  
22.         }  
23.         return instance;  
24.     }  
25.   
26.     public void updateProperties() {  
27.         SingletonTest shadow = new SingletonTest();  
28.         properties = shadow.getProperties();  
29.     }  
30. }  

1. public class Builder {  
2.       
3.     private List<Sender> list = new ArrayList<Sender>();  
4.       
5.     public void produceMailSender(int count){  
6.         for(int i=0; i<count; i++){  
7.             list.add(new MailSender());  
8.         }  
9.     }  
10.       
11.     public void produceSmsSender(int count){  
12.         for(int i=0; i<count; i++){  
13.             list.add(new SmsSender());  
14.         }  
15.     }  
16. }  

1. public class Test {  
2.   
3.     public static void main(String[] args) {  
4.         Builder builder = new Builder();  
5.         builder.produceMailSender(10);  
6.     }  
7. }  

1. public class Prototype implements Cloneable {  
2.   
3.     public Object clone() throws CloneNotSupportedException {  
4.         Prototype proto = (Prototype) super.clone();  
5.         return proto;  
6.     }  
7. }  

1. public class Prototype implements Cloneable, Serializable {  
2.   
3.     private static final long serialVersionUID = 1L;  
4.     private String string;  
5.   
6.     private SerializableObject obj;  
7.   
8.     /* 浅复制 */  
9.     public Object clone() throws CloneNotSupportedException {  
10.         Prototype proto = (Prototype) super.clone();  
11.         return proto;  
12.     }  
13.   
14.     /* 深复制 */  
15.     public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {  
16.   
17.         /* 写入当前对象的二进制流 */  
18.         ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();  
19.         ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);  
20.         oos.writeObject(this);  
21.   
22.         /* 读出二进制流产生的新对象 */  
23.         ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());  
24.         ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);  
25.         return ois.readObject();  
26.     }  
27.   
28.     public String getString() {  
29.         return string;  
30.     }  
31.   
32.     public void setString(String string) {  
33.         this.string = string;  
34.     }  
35.   
36.     public SerializableObject getObj() {  
37.         return obj;  
38.     }  
39.   
40.     public void setObj(SerializableObject obj) {  
41.         this.obj = obj;  
42.     }  
43.   
44. }  
45.   
46. class SerializableObject implements Serializable {  
47.     private static final long serialVersionUID = 1L;  
48. }  

我们接着讨论设计模式，上篇文章我讲完了5种创建型模式，这章开始，我将讲下7种结构型模式：适配器模式、装饰模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。其中对象的适配器模式是各种模式的起源，我们看下面的图：

 适配器模式将某个类的接口转换成客户端期望的另一个接口表示，目的是消除由于接口不匹配所造成的类的兼容性问题。主要分为三类：类的适配器模式、对象的适配器模式、接口的适配器模式。首先，我们来看看类的适配器模式，先看类图：

核心思想就是：有一个Source类，拥有一个方法，待适配，目标接口时Targetable，通过Adapter类，将Source的功能扩展到Targetable里，看代码：

Adapter类继承Source类，实现Targetable接口，下面是测试类：

输出：

this is original method!
this is the targetable method!

这样Targetable接口的实现类就具有了Source类的功能。

对象的适配器模式

基本思路和类的适配器模式相同，只是将Adapter类作修改，这次不继承Source类，而是持有Source类的实例，以达到解决兼容性的问题。看图：

只需要修改Adapter类的源码即可：

测试类：

输出与第一种一样，只是适配的方法不同而已。

第三种适配器模式是接口的适配器模式，接口的适配器是这样的：有时我们写的一个接口中有多个抽象方法，当我们写该接口的实现类时，必须实现该接口的所有方法，这明显有时比较浪费，因为并不是所有的方法都是我们需要的，有时只需要某一些，此处为了解决这个问题，我们引入了接口的适配器模式，借助于一个抽象类，该抽象类实现了该接口，实现了所有的方法，而我们不和原始的接口打交道，只和该抽象类取得联系，所以我们写一个类，继承该抽象类，重写我们需要的方法就行。看一下类图：

这个很好理解，在实际开发中，我们也常会遇到这种接口中定义了太多的方法，以致于有时我们在一些实现类中并不是都需要。看代码：

抽象类Wrapper2：

测试输出：

the sourceable interface‘s first Sub1!
the sourceable interface‘s second Sub2!

达到了我们的效果！

 讲了这么多，总结一下三种适配器模式的应用场景：

类的适配器模式：当希望将一个类转换成满足另一个新接口的类时，可以使用类的适配器模式，创建一个新类，继承原有的类，实现新的接口即可。

对象的适配器模式：当希望将一个对象转换成满足另一个新接口的对象时，可以创建一个Wrapper类，持有原类的一个实例，在Wrapper类的方法中，调用实例的方法就行。

接口的适配器模式：当不希望实现一个接口中所有的方法时，可以创建一个抽象类Wrapper，实现所有方法，我们写别的类的时候，继承抽象类即可。

7、装饰模式（Decorator）

顾名思义，装饰模式就是给一个对象增加一些新的功能，而且是动态的，要求装饰对象和被装饰对象实现同一个接口，装饰对象持有被装饰对象的实例，关系图如下：

Source类是被装饰类，Decorator类是一个装饰类，可以为Source类动态的添加一些功能，代码如下：

测试类：

输出：

before decorator!
the original method!
after decorator!

装饰器模式的应用场景：

1、需要扩展一个类的功能。

2、动态的为一个对象增加功能，而且还能动态撤销。（继承不能做到这一点，继承的功能是静态的，不能动态增删。）

缺点：产生过多相似的对象，不易排错！

8、代理模式（Proxy）

其实每个模式名称就表明了该模式的作用，代理模式就是多一个代理类出来，替原对象进行一些操作，比如我们在租房子的时候回去找中介，为什么呢？因为你对该地区房屋的信息掌握的不够全面，希望找一个更熟悉的人去帮你做，此处的代理就是这个意思。再如我们有的时候打官司，我们需要请律师，因为律师在法律方面有专长，可以替我们进行操作，表达我们的想法。先来看看关系图：

根据上文的阐述，代理模式就比较容易的理解了，我们看下代码：

测试类：

输出：

before proxy!
the original method!
after proxy!

代理模式的应用场景：

如果已有的方法在使用的时候需要对原有的方法进行改进，此时有两种办法：

1、修改原有的方法来适应。这样违反了“对扩展开放，对修改关闭”的原则。

2、就是采用一个代理类调用原有的方法，且对产生的结果进行控制。这种方法就是代理模式。

使用代理模式，可以将功能划分的更加清晰，有助于后期维护！

9、外观模式（Facade）

外观模式是为了解决类与类之家的依赖关系的，像spring一样，可以将类和类之间的关系配置到配置文件中，而外观模式就是将他们的关系放在一个Facade类中，降低了类类之间的耦合度，该模式中没有涉及到接口，看下类图：（我们以一个计算机的启动过程为例）

我们先看下实现类：

User类如下：

输出：

start the computer!
cpu startup!
memory startup!
disk startup!
start computer finished!
begin to close the computer!
cpu shutdown!
memory shutdown!
disk shutdown!
computer closed!

如果我们没有Computer类，那么，CPU、Memory、Disk他们之间将会相互持有实例，产生关系，这样会造成严重的依赖，修改一个类，可能会带来其他类的修改，这不是我们想要看到的，有了Computer类，他们之间的关系被放在了Computer类里，这样就起到了解耦的作用，这，就是外观模式！

10、桥接模式（Bridge）

桥接模式就是把事物和其具体实现分开，使他们可以各自独立的变化。桥接的用意是：将抽象化与实现化解耦，使得二者可以独立变化，像我们常用的JDBC桥DriverManager一样，JDBC进行连接数据库的时候，在各个数据库之间进行切换，基本不需要动太多的代码，甚至丝毫不用动，原因就是JDBC提供统一接口，每个数据库提供各自的实现，用一个叫做数据库驱动的程序来桥接就行了。我们来看看关系图：

实现代码：

先定义接口：

分别定义两个实现类：

定义一个桥，持有Sourceable的一个实例：

测试类：

output：

this is the first sub!
this is the second sub!

这样，就通过对Bridge类的调用，实现了对接口Sourceable的实现类SourceSub1和SourceSub2的调用。接下来我再画个图，大家就应该明白了，因为这个图是我们JDBC连接的原理，有数据库学习基础的，一结合就都懂了。

11、组合模式（Composite）

组合模式有时又叫部分-整体模式在处理类似树形结构的问题时比较方便，看看关系图：

直接来看代码：

使用场景：将多个对象组合在一起进行操作，常用于表示树形结构中，例如二叉树，数等。

12、享元模式（Flyweight）

享元模式的主要目的是实现对象的共享，即共享池，当系统中对象多的时候可以减少内存的开销，通常与工厂模式一起使用。

FlyWeightFactory负责创建和管理享元单元，当一个客户端请求时，工厂需要检查当前对象池中是否有符合条件的对象，如果有，就返回已经存在的对象，如果没有，则创建一个新对象，FlyWeight是超类。一提到共享池，我们很容易联想到Java里面的JDBC连接池，想想每个连接的特点，我们不难总结出：适用于作共享的一些个对象，他们有一些共有的属性，就拿数据库连接池来说，url、driverClassName、username、password及dbname，这些属性对于每个连接来说都是一样的，所以就适合用享元模式来处理，建一个工厂类，将上述类似属性作为内部数据，其它的作为外部数据，在方法调用时，当做参数传进来，这样就节省了空间，减少了实例的数量。

看个例子：

看下数据库连接池的代码：

本章是关于设计模式的最后一讲，会讲到第三种设计模式——行为型模式，共11种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。这段时间一直在写关于设计模式的东西，终于写到一半了，写博文是个很费时间的东西，因为我得为读者负责，不论是图还是代码还是表述，都希望能尽量写清楚，以便读者理解，我想不论是我还是读者，都希望看到高质量的博文出来，从我本人出发，我会一直坚持下去，不断更新，源源动力来自于读者朋友们的不断支持，我会尽自己的努力，写好每一篇文章！希望大家能不断给出意见和建议，共同打造完美的博文！

先来张图，看看这11中模式的关系：

第一类：通过父类与子类的关系进行实现。第二类：两个类之间。第三类：类的状态。第四类：通过中间类

13、策略模式（strategy）

策略模式定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使他们可以相互替换，且算法的变化不会影响到使用算法的客户。需要设计一个接口，为一系列实现类提供统一的方法，多个实现类实现该接口，设计一个抽象类（可有可无，属于辅助类），提供辅助函数，关系图如下：

图中ICalculator提供同意的方法，
AbstractCalculator是辅助类，提供辅助方法，接下来，依次实现下每个类：

首先统一接口：

辅助类：

三个实现类：

简单的测试类：

输出：10

策略模式的决定权在用户，系统本身提供不同算法的实现，新增或者删除算法，对各种算法做封装。因此，策略模式多用在算法决策系统中，外部用户只需要决定用哪个算法即可。

14、模板方法模式（Template Method）

解释一下模板方法模式，就是指：一个抽象类中，有一个主方法，再定义1...n个方法，可以是抽象的，也可以是实际的方法，定义一个类，继承该抽象类，重写抽象方法，通过调用抽象类，实现对子类的调用，先看个关系图：

就是在AbstractCalculator类中定义一个主方法calculate，calculate()调用spilt()等，Plus和Minus分别继承AbstractCalculator类，通过对AbstractCalculator的调用实现对子类的调用，看下面的例子：

测试类：

我跟踪下这个小程序的执行过程：首先将exp和"\\+"做参数，调用AbstractCalculator类里的calculate(String,String)方法，在calculate(String,String)里调用同类的split()，之后再调用calculate(int ,int)方法，从这个方法进入到子类中，执行完return num1 + num2后，将值返回到AbstractCalculator类，赋给result，打印出来。正好验证了我们开头的思路。

15、观察者模式（Observer）

包括这个模式在内的接下来的四个模式，都是类和类之间的关系，不涉及到继承，学的时候应该 记得归纳，记得本文最开始的那个图。观察者模式很好理解，类似于邮件订阅和RSS订阅，当我们浏览一些博客或wiki时，经常会看到RSS图标，就这的意思是，当你订阅了该文章，如果后续有更新，会及时通知你。其实，简单来讲就一句话：当一个对象变化时，其它依赖该对象的对象都会收到通知，并且随着变化！对象之间是一种一对多的关系。先来看看关系图：

我解释下这些类的作用：MySubject类就是我们的主对象，Observer1和Observer2是依赖于MySubject的对象，当MySubject变化时，Observer1和Observer2必然变化。AbstractSubject类中定义着需要监控的对象列表，可以对其进行修改：增加或删除被监控对象，且当MySubject变化时，负责通知在列表内存在的对象。我们看实现代码：

一个Observer接口：

两个实现类：

Subject接口及实现类：

测试类：

输出：

update self!
observer1 has received!
observer2 has received!

 这些东西，其实不难，只是有些抽象，不太容易整体理解，建议读者：根据关系图，新建项目，自己写代码（或者参考我的代码）,按照总体思路走一遍，这样才能体会它的思想，理解起来容易！ 

16、迭代子模式（Iterator）

顾名思义，迭代器模式就是顺序访问聚集中的对象，一般来说，集合中非常常见，如果对集合类比较熟悉的话，理解本模式会十分轻松。这句话包含两层意思：一是需要遍历的对象，即聚集对象，二是迭代器对象，用于对聚集对象进行遍历访问。我们看下关系图：

这个思路和我们常用的一模一样，MyCollection中定义了集合的一些操作，MyIterator中定义了一系列迭代操作，且持有Collection实例，我们来看看实现代码：

两个接口：

两个实现：

测试类：

输出：A B C D E

此处我们貌似模拟了一个集合类的过程，感觉是不是很爽？其实JDK中各个类也都是这些基本的东西，加一些设计模式，再加一些优化放到一起的，只要我们把这些东西学会了，掌握好了，我们也可以写出自己的集合类，甚至框架！

17、责任链模式（Chain of Responsibility）
接下来我们将要谈谈责任链模式，有多个对象，每个对象持有对下一个对象的引用，这样就会形成一条链，请求在这条链上传递，直到某一对象决定处理该请求。但是发出者并不清楚到底最终那个对象会处理该请求，所以，责任链模式可以实现，在隐瞒客户端的情况下，对系统进行动态的调整。先看看关系图：

Abstracthandler类提供了get和set方法，方便MyHandle类设置和修改引用对象，MyHandle类是核心，实例化后生成一系列相互持有的对象，构成一条链。

输出：

h1deal!
h2deal!
h3deal!

此处强调一点就是，链接上的请求可以是一条链，可以是一个树，还可以是一个环，模式本身不约束这个，需要我们自己去实现，同时，在一个时刻，命令只允许由一个对象传给另一个对象，而不允许传给多个对象。

 18、命令模式（Command）

命令模式很好理解，举个例子，司令员下令让士兵去干件事情，从整个事情的角度来考虑，司令员的作用是，发出口令，口令经过传递，传到了士兵耳朵里，士兵去执行。这个过程好在，三者相互解耦，任何一方都不用去依赖其他人，只需要做好自己的事儿就行，司令员要的是结果，不会去关注到底士兵是怎么实现的。我们看看关系图：

Invoker是调用者（司令员），Receiver是被调用者（士兵），MyCommand是命令，实现了Command接口，持有接收对象，看实现代码：

输出：command received!

这个很哈理解，命令模式的目的就是达到命令的发出者和执行者之间解耦，实现请求和执行分开，熟悉Struts的同学应该知道，Struts其实就是一种将请求和呈现分离的技术，其中必然涉及命令模式的思想！